通信光纖與光纜課件

1、第2章通信光纖與光纜 第第2章通信光纖與光纜章通信光纖與光纜 2.1光纖的結(jié)構(gòu)和分類光纖的結(jié)構(gòu)和分類 2.2光纖的導光原理光纖的導光原理 2.3光纖的傳輸特性光纖的傳輸特性 2.4單模光纖和多模光纖單模光纖和多模光纖2.5光纜的結(jié)構(gòu)與分類光纜的結(jié)構(gòu)與分類 2.6光纜的型號與標志光纜的型號與標志 第2章通信光纖與光纜 2.1光纖的結(jié)構(gòu)和分類光纖的結(jié)構(gòu)和分類2.1.1光纖的結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu)光纖是用玻璃預(yù)制棒拉制成的玻璃絲，由纖芯和包層組成，如圖2.1所示。圖2.1光纖的結(jié)構(gòu) 第2章通信光纖與光纜 a、纖芯：直徑575微米，折射率比包層稍高，作用傳輸光波。 b、包層：直徑100150微米，折射率比纖芯

2、稍低，作用是將光波封閉在纖芯中。并起到一定的機械保護作用，保護光纖不受水汽的侵蝕和機械損傷。 c、光纖的主要成分：石英玻璃（SiO2） d、涂覆層：直徑100150微米，保護光纖不受水汽的侵蝕和機械損傷。第2章通信光纖與光纜 圖2.2光纖芯線的橫斷面 第2章通信光纖與光纜 2.1.2光纖的種類光纖的種類光纖的種類很多，可以用不同的方法進行分類。1.按照制成光纖的材料分類按照制成光纖的材料分類按照制成光纖的材料不同來劃分有: 石英光纖（使用最普遍） 多組分玻璃光纖 液態(tài)光纖 塑料光纖2.按照光纖纖芯的折射率分布分類按照光纖纖芯的折射率分布分類按照光纖纖芯的折射率分布來劃分有： 突變型光纖、漸變型

3、光纖、W型光纖。第2章通信光纖與光纜 a、突變型光纖的纖芯折射率為 n1 保持不變，到包層突然變?yōu)閚2。這種光纖一般纖芯直徑2a=5080m，突變型光纖又可形象地稱為“階躍型光纖”。特點是信號畸變大。突變型光纖光線光線以以折線形狀折線形狀沿纖芯中心軸線方向傳播，第2章通信光纖與光纜 b、漸變型光纖在纖芯中心折射率最大為n1，沿徑向r向外圍逐漸變小，直到包層變?yōu)閚2。這種光纖一般纖芯直徑2a為50m，漸變型光纖由于制造上的特點，又可稱為“梯度型光纖”。漸變型光纖光線光線以正弦形狀正弦形狀沿纖芯中心軸線方向傳播，特點是信號畸變小。第2章通信光纖與光纜 c、W型光纖的折射率分布如圖所示，它是在纖芯與

4、包層之間設(shè)一緩沖層，纖芯的折射率最高為n1，緩沖層的折射率最低為n3，而包層的折射率n2介于二者之間。目前廣泛使用的是突變型光纖和漸變型光纖。 第2章通信光纖與光纜 圖2.3光纖的折射率剖面分布（a）突變型光纖；（b）漸變型光纖；（c）W型光纖 第2章通信光纖與光纜 3.按用途分類按用途分類按照光纖用途劃分：傳輸光纖和有源光纖。a、有源光纖的纖芯中摻入了數(shù)百個10-6單位的稀土元素Er3+（鉺）。Er3+在合適的泵浦作用下受激躍遷，使光信號獲得放大。傳輸光纖芯層中摻有少量的Ge+4則是為了提高芯層的折射率。4.按照光纖傳輸模式分類按照光纖傳輸模式分類按照光纖中傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)分：單模光纖、多模光纖

5、。所謂模式，簡單說來就是電磁場在光纖中的分布方式，模式不同，a、單模光纖：當光纖纖芯中只有一種模式傳輸時，這種光纖叫做單模光纖。單模光纖的纖芯直徑較小，一般在10m以下。b、多模光纖：當光纖纖芯中有多個模式傳輸時，這種光纖叫做多模光纖。多模光纖的纖芯直徑較大，約為5075m。 5.按照波長分類按照波長分類 按照波長分類為：短波長光纖、長波長光纖和超長波長光纖。目前主要使用1.55m的長波長光纖。第2章通信光纖與光纜 目前在通信上使用的光纖主要有：突變型多模光纖（SIF）、漸變型多模光纖（GIF）和單模光纖（SMF）三種，如圖2.4所示。 圖2.4三種常用光纖(a)SIF光纖；(b)GIF光纖；

6、(c)SMF光纖(光線以直線形式傳播） 第2章通信光纖與光纜 表表2.1三種光纖的主要區(qū)別三種光纖的主要區(qū)別 第2章通信光纖與光纜 2.1.3光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)光纖是由纖芯和包層組成的，理想的光纖其纖芯和包層為同軸心的均勻圓柱體，其橫斷面如圖2.5（a）所示，在這種情況下，光纖的纖芯直徑（芯徑）和包層直徑（外徑）可用其橫斷面圓的直徑來表示。由于實際的光纖并不理想，總存在一點偏差，如纖芯與包層不同心、不是均勻的圓柱體等，因此對于實際的光纖，除芯徑、外徑之外，有必要再確定結(jié)構(gòu)參數(shù)，如非圓率、偏心率等，這些參數(shù)對估算和評價光纖接續(xù)損耗都有著重要的作用。第2章通信光纖與光纜 圖2.5光纖的橫

7、斷面（a）理想光纖；（b）實際光纖 第2章通信光纖與光纜 2maxminddd(21) minmax2DDD(22) 第2章通信光纖與光纜 (23) (24) 顯然，纖芯（或包層）非圓率的數(shù)值越小越好。第2章通信光纖與光纜 %100dxc(25) 第2章通信光纖與光纜 2.2.1光的反射與折射光的反射與折射由物理光學可知，光在均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的。但是當光射到兩種不同介質(zhì)的交界面時，將產(chǎn)生反射和折射，如圖2.6所示。一部分光線沿OB方向反射回介質(zhì)1中，一部分光線沿OC方向折射進入介質(zhì)2。反射光線和折射光線分別服從反射定律和折射定律。 2.2光纖的導光原理光纖的導光原理 圖2.6光的反射和折

8、射 第2章通信光纖與光纜 1.反射定律和折射定律反射定律和折射定律 反射定律是指反射光線位于入射光線和法線所決定的平面內(nèi)，反射光線和入射光線分居法線兩側(cè)，反射角i1等于入射角i1，即 1i=1i （26） 第2章通信光纖與光纜 1221sinsinnnii或 2211sinsininin（27） 第2章通信光纖與光纜 2.光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)介質(zhì)的折射率表示介質(zhì)的傳光能力。某一介質(zhì)的折射率n等于光在真空中的傳播速度c與在該介質(zhì)中的傳播速度v之比，即 cnv（28） 由式（28）可知，折射率不同，光在介質(zhì)中的傳播速度也不同。折射率越大，光在該介質(zhì)中的傳播速度越小。相對來說，傳光速

9、度大（折射率?。┑慕橘|(zhì)稱為光疏介質(zhì)；傳光速度?。ㄕ凵渎蚀螅┑慕橘|(zhì)稱為光密介質(zhì)。 第2章通信光纖與光纜 3.光的全反射光的全反射當光線從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，由于n1n2，根據(jù)折射定律，折射角i2將大于入射角i1，且當入射角i1增大時，折射角i2也隨之增大，如圖2.7（a）所示。當入射角繼續(xù)增大至ic時，折射角i2=90，此時折射光線不再進入介質(zhì)2中，而在界面掠射，如圖2.7（b）所示。 臨界角：使折射角變?yōu)?0的入射角ic稱為臨界角。根據(jù)折射定律有 ocnin90sinsin212211sinsin90ocnninn（29） 第2章通信光纖與光纜 如果入射角大于臨界角，光線就不會折射進入介質(zhì)

10、2，而是全部反射回介質(zhì)1中，產(chǎn)生全反射，如圖2.7（c）所示。 圖2.7光的全反射 第2章通信光纖與光纜 綜上所述，產(chǎn)生全反射必須滿足兩個條件，即：（1）光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)。（2）入射角大于臨射角。 正是光具有這種屬性實現(xiàn)了光在光纖中德傳播。下面我們看一下承載要傳輸信號的光是怎樣在光纖中傳播的。第2章通信光纖與光纜 2.2.2光在光纖中的傳播光在光纖中的傳播 1、突變型多模光纖的導光原理圖2.8光信號在突變型光纖中的傳播 第2章通信光纖與光纜 與內(nèi)光線內(nèi)光線入射角的臨界角相對應(yīng)，光纖入射光的入射角入射光的入射角i i有一個最大值最大值。稱為光纖端面入射臨界角光纖端面入射臨界角（簡稱入射

11、臨界角入射臨界角） 光纖端面入射臨界角光纖端面入射臨界角第2章通信光纖與光纜 第2章通信光纖與光纜 半錐角2、半錐角：光線能滿足全反射條件的圓錐角稱為半錐角。第2章通信光纖與光纜 第2章通信光纖與光纜 第2章通信光纖與光纜 得光纖的數(shù)值孔徑為：得光纖的數(shù)值孔徑為：=2221nn 2sin1ci2122/1nn第2章通信光纖與光纜 。 對于無損耗光纖，在內(nèi)的入射光都能在光纖中傳輸。 第2章通信光纖與光纜 4 4、相對折射率差、相對折射率差2122212 nnn n1 由于實際光纖芯層與包層的折射率相差并不大，因此 n1 2122212nnn 2121212)(nnnnn121nnn 第2章通信光

12、纖與光纜 2221112cossinnnniniNAcn（211） 數(shù)值孔徑與相對折射率差的關(guān)系：第2章通信光纖與光纜 圖2.9光在漸變型光纖中的傳播 光在漸變型光纖中德傳播曲線為正弦函數(shù)形式，入射角越小，光線越靠近軸線。不同入射角的光線正弦變化周期相同，纖芯半徑越小折射率差越大，周期越長。第2章通信光纖與光纜 2.2.3光在光纖中的傳播模式光在光纖中的傳播模式1、單模光纖和多模光纖 單模光纖：由發(fā)送端射入光纖端面只能有一束光線。 多模光纖：由發(fā)送端同時射入光纖端面可以有多束光線。 多模光纖中容納模式數(shù)量用N表示，它與光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)。 2221max41nnaN第2章通信光纖與光纜 當 V

13、值減小時，逐漸減少，換句話即不斷有。 特別值得注意的是當V 2.405時，只有一個模式存在，其余模式全部截止。 HE11 V為歸一化頻率，由纖芯和包層的相對折射率差、纖芯的半徑以及傳輸光波長所決定。傳輸模式數(shù)目隨V值的增加而增多。2、歸一化頻率：表征光纖中允許傳播模式多少的一個參量定義：第2章通信光纖與光纜 圖2.14光纖傳輸模式示意圖 第2章通信光纖與光纜 光波的模式是電磁場的一種場型。場型是指電場、磁場強度的振幅在空間的穩(wěn)定分布。EZHZHEv m EHv m第2章通信光纖與光纜 這里需要指出，單模光纖和多模光纖只是一個相對的概念。判斷一根光纖是不是單模的，除了其本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)外，還與信號

14、光的波長有關(guān)。例如一根芯徑為9m，n11.463，n2=1.460的光纖，運用上式在不同值下計算其歸一化的頻率。=1.30m時，得出V=2.362.405，同一根光纖在較短波長下工作就變成多模光纖了。仍使用上述n1、n2值可計算出光纖的數(shù)值孔徑為NA=0.108，此值對應(yīng)的全反射臨界角已達86，可以認為能夠在單模光纖上傳播的光線基本上是與光纖軸線平行的。第2章通信光纖與光纜 已知突變型多模光纖=0.002=1.30m=1.55m第2章通信光纖與光纜 對于給定的光纖(n1、n2和a確定)，存在一個c ，當c時，是單模傳輸，這個臨界波長c稱為。截止波長計算公式截止波長計算公式ananc112612

15、. 2405. 222第2章通信光纖與光纜 2.3光纖的傳輸特性光纖的傳輸特性第2章通信光纖與光纜 波導色散材料色散 傳輸特性衰減特性色散特性固有衰減附加衰減吸收衰減散射衰減雜質(zhì)吸收材料本征吸收瑞利散射結(jié)構(gòu)不完全散射波導散射彎曲輻射衰減包層和套層衰減模式色散耦合衰減和接續(xù)衰減第2章通信光纖與光纜 1）吸收衰減吸收衰減是光波沿光纖傳輸時，光纖材料吸收傳輸?shù)墓饽芩斐傻乃p。吸收衰減又分為雜質(zhì)吸收和材料的本征吸收。 1.固有衰減：固有衰減： 2.3.1光纖的衰減特性光纖的衰減特性 光信號沿光纖傳輸?shù)倪^程中，光能逐步減小的現(xiàn)象稱為光纖的傳輸衰減。第2章通信光纖與光纜 （2）材料的本征吸收（或稱固有吸

16、收）。假設(shè)原材料提純達到不含任何雜質(zhì)的純潔程度，材料本身對光能也存在本征吸收。 本征吸收衰減主要產(chǎn)生在紫外線和紅外線兩個波段。紅外與可見光波段，純凈材料不產(chǎn)生吸收衰減。 2）散射衰減）散射衰減光波在光纖內(nèi)傳輸時，部分光線在光折射率變化或材料不連續(xù)點處變更了傳輸方向，這種現(xiàn)象稱散射。因散射光的方向極為散亂，使部分光線不能傳輸?shù)浇K端，從而造成了傳輸光波的光能損耗， 第2章通信光纖與光纜 （1）瑞利散射，又稱分子散射。是光纖固有的，不能清除，可看做是石英光纖基本衰減的下限。 它是由于折射率分布變化而產(chǎn)生的散射。光纖材料在加熱熔融過程中，由于熱騷動使得光纖材料密度不均勻造成了折射率分布的變化。光纖固化

17、時，將這種變化固定下來。光信號傳輸時，將產(chǎn)生瑞利散射。瑞利散射 所造成的光纖衰減常數(shù)可用下式計算：282483Rn pkT（）措施：因與波長的四次方成反比，光纖的運用波長為1.31.55m。第2章通信光纖與光纜 （2）結(jié)構(gòu)不完善散射。 產(chǎn)生原因：制造工藝不完善或環(huán)境不潔，即由結(jié)構(gòu)缺陷而造成的散射。 克服措施是：選擇合理工藝、凈化操作環(huán)境、仔細 篩選原材料等。 （3）波導散射。 產(chǎn)生原因：因結(jié)構(gòu)尺寸偏差引起的散射。 克服措施：可通過改善加工工藝，嚴格控制光纖芯來解決。 總結(jié) 固有衰減產(chǎn)生原因：因結(jié)構(gòu)尺寸偏差引起的散射。 克服措施：可通過改善加工工藝，嚴格控制光纖芯來解決。 第2章通信光纖與光纜

18、2.附加衰減附加衰減光纖在使用過程中產(chǎn)生的。1）彎曲輻射衰減：因光纖彎曲造成的附加衰減圖2.10 由彎曲產(chǎn)生輻射光線第2章通信光纖與光纜 最小彎曲半徑Rmin可用下式表示： 2min2aaR（214） 式中：a是纖芯半徑（m）； a2是由玻璃折射率分布而給定的彎曲常數(shù)（1/mm2）。 彎曲輻射衰減與光纖的彎曲半徑R有關(guān)，當彎曲半徑小于最小彎曲半徑時，彎曲輻射衰減可能會很大；當彎曲半徑大于最小彎曲半徑時，彎曲輻射衰減則可以忽略不計。第2章通信光纖與光纜 2）包層和套層衰減光在光纖中傳輸時，將有部分光能透入包層和套層，造成光能損耗，叫做包層和套層衰減。不良影響：造成光能損耗； 間產(chǎn)生光纖串擾。 減

19、小措施：制造光纖時，包層和套層厚度均應(yīng)適當增厚。 綜上所述，光纖傳輸衰減是各項衰減的總和。光纖制造技術(shù)越高，雜質(zhì)吸收和結(jié)構(gòu)不完善造成的衰減越小。光纖使用技術(shù)越高，附加衰減就越小。 3）耦合衰減和接續(xù)衰減是光纖與光源、接收器以及光纖之間造成的。 減小措施：改善耦合方法和提高改進光纖接續(xù)工藝就能減小。第2章通信光纖與光纜 3.光纖傳輸衰減的頻率特性光纖傳輸衰減的頻率特性光纖傳輸衰減隨波長的變化關(guān)系稱為光纖衰減的頻率（或波長）特性，它是光纖傳輸中的主要特性之一。圖2.11光纖衰減頻率特性 第2章通信光纖與光纜 第2章通信光纖與光纜 圖2.12長波長低衰減光纖衰減特性 第2章通信光纖與光纜 由上看出，

20、提高和改進光纖制作工藝、降低雜質(zhì)、降低（OH）-1含量，將改變光纖衰減特性。目前，光纖衰減已經(jīng)可以做到很低，并且將會進一步降低，從理論上講它的衰減可降低至10-210-5dB/km。因此，大容量長距離光纖系統(tǒng)的采用，要求光纖帶寬愈寬愈佳。第2章通信光纖與光纜 2.3.2光纖的色散特性光纖的色散特性 引起傳輸信號的畸變的主要原因 光纖中色散的存在限制了通信容量和通信距離。色散。第2章通信光纖與光纜 第2章通信光纖與光纜 第2章通信光纖與光纜 2光纖的色散分類光纖的色散分類 色散波導色散材料色散模式色散同一種模式本身的色散，也稱模內(nèi)色散。1）模式色散模式色散是由于輸入信號不是單一模式引起的。 不同

21、模式具有不同的傳播路程，當光信號沿光纖傳輸時，各模式不能同時到達終端，產(chǎn)生時延差，通常稱為模式色散。第2章通信光纖與光纜 圖2.14光纖傳輸模式示意圖 第2章通信光纖與光纜 a、時延差：（表征色散大小的物理量） 光脈沖的不同模式或不同波長成分傳輸同樣距離所需的時間差稱為時延差。用m表示。 b、脈沖展寬（表征色散大小的物理量）第2章通信光纖與光纜 t=cl2211)(nnnncln1 突變型多模光纖最高次模與基模間產(chǎn)生的時延差t b、漸變型和突變型多模光纖時延差的大小比較 漸變型多模光纖最高次模與基模間產(chǎn)生的時延差j212jlnc 漸變型的模式色散比突變型多模光纖小得多。 c、單模光纖因為只傳輸

22、一個模式，因此模式色散為零。第2章通信光纖與光纜 在長度為L的光纖上，材料色散為c lDmc(217) 式中：是光源譜線寬度；Dm是由光源譜線寬度的色散系數(shù)；l是光纖長度。 2）材料色散材料色散是由于光纖材料本身的折射率隨光波波長變化而引起的。第2章通信光纖與光纜 3）波導色散）波導色散光纖中傳輸?shù)哪骋荒Ｊ剑梢欢ǖ念l帶(或波長)范圍的光組成，各頻率的光傳播系數(shù)和速度不同而引起的色散稱為波導色散(b)。與模式色散、材料色散相比，波導色散很小。222bcm（218） 多模光纖模式色散 單模光纖只有材料色散和波導色散。波導色散可忽略總結(jié)：光纖的色散可以表示 為：在一定的波長范圍內(nèi)，波導色散與材料

23、色散具有相反的符號。在=1310nm 附近,兩者大小相等，正好抵消。對單模光纖來講0=1310 nm零色散波長第2章通信光纖與光纜 3.光纖色散對光信號的影響光纖色散對光信號的影響光纖的色散導致光信號的波形失真，表現(xiàn)為脈沖寬度展寬，光信號的脈沖展寬是一項重要的指標。脈沖展寬過大就會引起相鄰脈沖間隙減小，相鄰脈沖將會產(chǎn)生部分重疊而使再生中繼器發(fā)生判決錯誤，從而使誤碼率增加。圖2.16展寬引起的碼間干擾示意圖 第2章通信光纖與光纜 4.光纖色散表示法光纖色散表示法可用不同方法來表示光纖的色散。常用的有最大時延差，脈沖展寬和光纖3dB帶寬B。最大時延差描述光纖中速度最快和最慢的光波成分的時延之差。脈

24、沖展寬和光纖帶寬描述光纖色散對傳輸信號的影響。將一段光纖看做一個網(wǎng)絡(luò)，可用時域法和頻域法分析其色散特性。當在時域分析時，色散影響用脈沖展寬表示；而在頻域分析時，則采用傳輸帶寬表示。 第2章通信光纖與光纜 2.4單模光纖和多模光纖單模光纖和多模光纖多模光纖G.651光纖 單模光纖G.652光纖、G.653光纖、G.654光纖、G.655光纖和G.656光纖。多模光纖芯徑粗、數(shù)值孔徑大，能從光源耦合更多的光功率，在光纖網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用。單模光纖是在給定的工作波長上只傳輸單一基模的光纖，在階躍光纖中只傳輸LP01模；在無界平方律折射指數(shù)光纖中，只傳輸LP00模。由于單模光纖只傳輸基模，沒有模式色散，頻

25、帶特別寬，因此尤其適合遠距離、大容量通信。 第2章通信光纖與光纜 2.4.1G.651多模光纖多模光纖a、分類G.651多模光纖突變型，工作波長850nm漸變型，工作波長850和1300nmA2A3A4A1a芯徑50.03mA1b芯徑62.53mA1c芯徑85.03mA1d芯徑100.03m第2章通信光纖與光纜 d、應(yīng)用場合光纖網(wǎng)絡(luò) 多模光纖帶寬特性小和傳輸損耗大的特點正好適用于網(wǎng)絡(luò)傳輸速率低和傳輸距離短的特點。c、 光纖網(wǎng)絡(luò)的特點： 傳輸速率相對較低；傳輸距離相對較短；節(jié)點多、接頭多、彎路多；連接器、耦合器用量大；規(guī)模小，單位光纖長度使用光源個數(shù)多。b、多模光纖的特點： 多模光纖比單模光纖芯

26、徑粗、數(shù)值孔徑大，能從光源耦合更多的光功率。 第2章通信光纖與光纜 2.4.2G.652常規(guī)單模光纖常規(guī)單模光纖 光纖的六個使用波段。 O波段(原始波段Original)：13261360nm； E波段(擴展波段Extended)：13601460nm； S 波段(短波段Short)：14601530nm； C波段(常規(guī)波段Conventional)：15301560nm； L波段(長波段Long)：15651625nm； U波段(超長波段Ultralong)：16251675nm 。第2章通信光纖與光纜 b、單模光纖適用場合 單模光纖具有傳輸衰減低、帶寬大、易升級擴容的優(yōu)點。適合遠距離、大容

27、量的通信。第2章通信光纖與光纜 舉例： G.652常規(guī)單模光纖，低衰減區(qū)在1550nm，零色散區(qū) 在1310nm，如果在1550nm傳2.5Gb/s系統(tǒng)： 從衰減看，可傳送100km以上， 從色散受限距離看，如果采用外調(diào)制技術(shù)能傳送58km， 實際運用傳送最大距離58km， 浪費了42km。第2章通信光纖與光纜 第2章通信光纖與光纜 c、缺陷 光纖在1550nm波長上，四波混頻(FWM)非線性效應(yīng)與色散有關(guān)，色散趨向于零時，有極高的四波混頻(FWM)非線性效應(yīng)。使G.653光纖的應(yīng)用受到了限制。 不適用于波分復用 衰減系數(shù)（dB/km） 色散系數(shù)（ps/(nmkm)） 性能 模場直徑 (131

28、0 nm） 截 止 波長（nm） 零色散波長 （nm） 工作波長 (nm) 1310nm 1550nm 1310nm 1550nm 要求值 8.3m 1270 1550 1550 0.45 0.25 -18 0 應(yīng)用 場合 這種光纖的優(yōu)點是在 1550nm 工作波長衰減系數(shù)均很小。主要用于單通道幾千 km 海底和長距離陸地通信干線。其缺點是不適合波分復用。 表表2.4零色散位移單模光纖零色散位移單模光纖(G.653光纖光纖) 第2章通信光纖與光纜 2.4.4G.654低衰減單模光纖低衰減單模光纖G.654光纖稱為截止波長位移單模光纖，也叫1550nm低衰減單模光纖。這種光纖在1550nm波長區(qū)

29、具有極小的衰減，僅為0.18dB/km。其零色散波長在1310nm附近，截止波長可位移較長波長，最佳工作波長范圍為15001600nm，具有很好的抗彎曲性能。第2章通信光纖與光纜 2.4.5G.655非零色散位移光纖非零色散位移光纖G.655光纖在1550nm波長上有較小的色散，ITUT規(guī)定15301565nm波長范圍內(nèi)，色散應(yīng)在0.16ps/(nmkm)之間。 工作波長擴展到1625nm處。 G.655非零色散位移單模光纖已大量用于高速率、大容量、長距離的密集波分復用通信系統(tǒng)中。第2章通信光纖與光纜 2.4.6G.656三波段光纖三波段光纖初期的DWDM系統(tǒng)通常工作在C波段，后來又利用了L波

30、段。為進一步擴大可利用的波長范圍以增加波道數(shù)，人們想到了利用S+C+L三個波段。為了減少系統(tǒng)的麻煩，又讓光纖在這個范圍內(nèi)的色散的變化維持在一個較小的范圍，這就引出了對另一種新型光纖的研究。2002年由日本NTT公司和CLPAJ公司提出，經(jīng)過9個月的研究，提出了這種光纖的基本規(guī)范，并把這種光纖命名為G.656光纖。G.656光纖光纜特性如表2.6所示。 第2章通信光纖與光纜 min 1560nm 1540nm max 1565nm 1625nm Dminps(nm*km) 0.1 1.0 1.0 2 色散系數(shù) Dmaxps(nm*km) 6.0 10.0 10.0 14 1460nm - - -

31、 0.40 1550nm 0.35 0.35 0.35 0.35 光纜衰減系數(shù) （最大值 dB/km） 1625nm - 0.4 0.4 0.4 未成纜光纖 PDM 最大值 未規(guī)范 14601530nm 0.35dB/km 15301565nm 0.275dB/km 0.275 dB/km 鏈 路衰 減系數(shù) 典型值 15651625nm 0.35 dB/km 0.35 dB/km S1550 未規(guī)范 待定 D1460ps(nm*km) 待定 D1550ps(nm*km) 未規(guī)范 5.4 鏈 路色 散系數(shù) 典型值 D1625ps(nm*km) 待定 M 20 段纜 Q 0.01% 鏈路PDMQ(

32、ps/km) 最大值 0.5 0.5 0.2 0.2 第2章通信光纖與光纜 2.5光纜的結(jié)構(gòu)與分類光纜的結(jié)構(gòu)與分類光纜的基本要求如下：（1）能對光纖提供足夠的保護。保護光纖在敷設(shè)時不出現(xiàn)斷裂，保護光纖的傳輸特性不因環(huán)境的變化而劣化。 （2）保留光纖比金屬導線質(zhì)輕、徑細的優(yōu)點，光纜應(yīng)盡可能做到比電纜細而輕，降低通信成本。（3）便于施工、敷設(shè)和維護。 光纜組成纜芯和護層兩個部分。 第2章通信光纖與光纜 2.5.1光纜的纜芯光纜的纜芯a、二次涂覆的兩種方式： 緊套方式是在光纖周圍涂覆一層軟質(zhì)緩沖層后，再緊套一層被覆層。 松套方式是把光纖穿在一根直徑為0.71.2mm的塑料管子中，管內(nèi)再填充半流質(zhì)油膏

33、。目前常用方式。 松套形式又分為單芯式和多芯式兩種。多芯式的直徑為13mm，里面一般套有4芯或6芯光纖，最多套有12芯光纖，稱為一個單元結(jié)構(gòu)。 第2章通信光纖與光纜 b、常用的光纜結(jié)構(gòu)有四種形式圖2.20光纜結(jié)構(gòu)(a)層絞式；(b)骨架式；(c)中心束管式；(d)疊帶狀式 第2章通信光纖與光纜 2.5.2光纜的護層光纜的護層光纜的護層與電纜護層相似，起保護纜芯作用，一般都是多層護套的組合體。常見護套材料有如下幾種：聚乙烯護套（PE） 聚氯乙烯護套（PVC）鋁塑疊層粘結(jié)護套（LAP）或（PAP） 鋼塑軋紋護套（PSP） 鋼絲鎧裝護套（WA）第2章通信光纖與光纜 在護層之外還有外護層，外護層的代號

34、及其意義如表2.7所示。 表表2.7外護層的代號及意義外護層的代號及意義 代號 鎧裝層（方式） 代號 外被層（材料） 0 無 0 無 1 - 1 纖維層 2 雙鋼帶 2 聚氯乙烯套 3 細圓鋼絲 3 聚氯乙烯套 4 粗圓鋼絲 4 聚氯乙烯加復尼龍?zhí)?5 單鋼帶皺紋縱包 5 聚氯乙烯保護管 33 雙細圓鋼絲 - - 44 雙粗圓鋼絲 - - 第2章通信光纖與光纜 2.5.3光纜的分類光纜的分類 表 2.8 光 纜 的種 類 分類方法 光 纜的 種 類 按光纖模 式特性分 單 模 光 纜； 多 模光 纜 。 按纜芯結(jié) 構(gòu)分 層 絞 式 光纜 ；骨 架 式光 纜 ； 大 束 管式（中 心 管 式）光

35、 纜 ； 帶式 光 纜； 單 元 式光 纜 。 按外護套 結(jié)構(gòu)分 外 鎧 裝 光纜 ； 鋼帶 鎧 裝 光纜 ； 鋼 絲鎧 裝 光 纜。 按是否含 金屬材料分 有 金 屬 光纜 ； 無金 屬 光 纜。 按維護方 式 充 油 光 纜； 充 氣光 纜 。 按敷設(shè)方 式分 直 埋 光 纜； 管 道光 纜 ； 架空 光 纜 ；水 底 光 纜； 海 底 光 纜。 按使用范 圍 中 繼 光 纜； 終 端光 纜 ； 用戶 光 纜 ；局 內(nèi) 光 纜。 第2章通信光纖與光纜 表表2.9公用通信系統(tǒng)光纜的結(jié)構(gòu)和性能概要公用通信系統(tǒng)光纜的結(jié)構(gòu)和性能概要 光纜 種 類 結(jié) 構(gòu) 光 纖 芯線 數(shù) 特征 長 途 及中 繼

36、光纜 層 絞 式 骨 架 式 大 束 管 式 帶 式 單 元 式 100 100 200 10 200 低損 耗 ， 寬頻 帶 ， 長盤長 水下 光 纜 層絞 式 、 骨架 式 大 束 管式 、 單 元 式 4 100 低損 耗 ， 耐水 壓 ， 抗張力 用戶 光 纜 單 元 式 帶 式 200 高 密 度、 多 芯 低 中損 耗 局內(nèi) 光 纜 軟線 、 帶 式、 單 元 式 2 20 重 量 輕 、芯 徑 細 、 柔 軟性 好 第2章通信光纖與光纜 2.6光纜的型號與標志光纜的型號與標志2.6.1光纜型號的國標規(guī)定光纜型號的國標規(guī)定國標GB742487規(guī)定的光纜型號編制方法為：光纜型號由光纜

37、型式代號和規(guī)格代號兩部分構(gòu)成，中間用一短橫線分開。1.光纜型式代號光纜型式代號光纜的型號由五個部分構(gòu)成，各部分意義如圖2.21所示。 圖2.21光纜型號代碼定義 第2章通信光纖與光纜 1）分類代號GY代表通信用室（野）外光纜；GR代表通信用軟光纜；GJ代表通信用室（局）內(nèi)光纜；GS代表通信設(shè)備內(nèi)光纜；GH代表通信用海底光纜；GT代表通信用特殊光纜。2）加強件代號F代表非金屬加強構(gòu)件；G代表金屬重型加強構(gòu)件；H代表非金屬重型加強構(gòu)件；無符號代表金屬加強構(gòu)件。3）派生特征代號B代表扁平形狀；Z代表自承式結(jié)構(gòu)；T代表填充式結(jié)構(gòu)。注：當光纜形式兼有不同派生特征時，其代號按字母順序并列。 第2章通信光纖

38、與光纜 4）護套代號Y代表聚乙烯護套；V代表聚氯乙烯護套；U代表聚氨酯護套；A代表鋁聚乙烯粘接護套；L代表鋁護套；G代表鋼護套；Q代表鉛護套；S代表鋼鋁聚乙烯綜合護套。5）外護層代號外護套是指鎧裝層及鎧裝層外邊的外被層，外護層的代號及其意義如表2.7所示。第2章通信光纖與光纜 2.光纜規(guī)格代號光纜規(guī)格代號光纜規(guī)格由五部分構(gòu)成，均用相應(yīng)代碼表示。相鄰各部分的代號都是數(shù)字時，用乘號把它們隔開。光纜規(guī)格五部分按圖2.22所示的順序排列。 圖2.22光纖規(guī)格代碼構(gòu)成 第2章通信光纖與光纜 1）光纖數(shù)目光纖數(shù)目用光纜中同類別光纖的實際有效數(shù)目的數(shù)字表示。2）光纖類別代號T代表二氧化硅系多模突變型光纖；J

39、代表二氧化硅系多模漸變型光纖；D代表二氧化硅系單模光纖；X代表二氧化硅芯塑料包層光纖；S代表塑料光纖。3）光纖主要尺寸參數(shù)多模光纖用芯徑或包層直徑的m數(shù)表示；單模光纖用模場直徑或包層直徑的m數(shù)表示。 第2章通信光纖與光纜 4）光纖傳輸特征代號光纖傳輸特征代號由一個3位數(shù)abb，或一個5位數(shù)abbcc放在圓括號內(nèi)表示。a為波長的代號數(shù)，當使用波長分別為850nm區(qū)域、1300nm（1310nm）區(qū)域、1550nm區(qū)域時，a的代號數(shù)分別為1、2、3。bb為衰減常數(shù)代號，其數(shù)字為光纖損耗常數(shù)（dB/km）的個位和十位數(shù)字。cc為模式帶寬代號，其數(shù)字為光纖模式帶寬（MHzkm）的千位和百位數(shù)字（單模光纖無此項）。 第2章